Âge nébuleuse

[french_7]

Salut,

 

On lit souvent des infos sur l'âge des nébuleuses. Par exemple, on apprend que M27 serait âgée d'environ 4000 ans (même si certaines sources parlent de 48000...).

Pour moi, cet âge correspond à celui de la nébuleuse lorsque la lumière que nous recevons actuellement en est partie, c'est à dire qu'on la voit aujourd'hui telle qu'elle était dans sa 4000ème année (à peu près). Elle a 4000 ans "vu de la Terre".

Auquel cas pour avoir son âge réel actuel il faut tenir compte de sa distance, dans le cas de M27 on trouve souvent 1200 années lumières, donc son âge réel actuel serait d'environ 5200 ans, même si la lumière de sa naissance nous est parvenue 1200 ans plus tard.

 

L'autre possibilité, c'est que ce "4000 ans" soit son âge réel, auquel cas on la voit aujourd'hui telle qu'elle était dans sa 2800ème année.

 

Laquelle des propositions est correcte ?

 

Merci

Émile

[Alhajoth]

Dans mon esprit, c'est l'âge réel.

[22Ney44]

Bonjour @french_7,

 

M27 n'a pas 4 000 ans exactement. Cet âge a été déterminé sachant que son expansion est d'environ 6,8 secondes d'arc par siècle. Seulement toute mesure comporte une erreur obligatoirement. Nous savons mesurer sa dimension, nous savons mesurer sa vitesse d'expansion (très faible d'où une erreur absolue significative) de là par simples calculs nous trouvons l'âge qui est compris entre 3 et 4 000 ans. Nous la voyons aujourd'hui comme elle était à un âge compris entre 1800 et 2800 ans puisque sa lumière met 1227 ans à nous parvenir.

 

 

Ney

[french_7]

il y a 26 minutes, 22Ney44 a dit :

M27 n'a pas 4 000 ans exactement.

Je sais bien, cette approximation était juste pour simplifier le raisonnement

 

Donc pour @Alhajothet toi, c'est l'âge réel. Intéressant, j'étais plutôt sur la première proposition. D'autres avis ?

['Bruno]

French_7 : en fait je n'avais pas compris la question précise, et je ne serais pas étonné de ne pas être le seul. Bref, 4000 ans, c'est l'âge de la nébuleuse au moment où on l'observe, pas ce que tu appelles son âge réel actuel. Je suis d'accord avec toi, pas avec Alhajoth et 22Ney44.

 

• 22Ney44 : si l'âge est mesuré par la vitesse d'expansion, c'est qu'on mesure la durée entre la nébuleuse telle qu'on l'observe et le moment théorique où cette nébuleuse devait avoir un diamètre nul. Si cette durée est de 4000 ans, ça veut dire qu'il a fallu 4000 ans à la nébuleuse pour atteindre la taille que l'on observe sur les images actuelles. C'est donc bien l'âge observé sur les images actuelles, qui ne comporte pas la « correction » due à sa distance.

 

• Ma précédente réponse, un peu hors-sujet :

 

L'âge d'une nébuleuse planétaire, c'est la durée écoulée depuis qu'elle s'est « allumée ».  Mais le gaz de cette nébuleuse était présent depuis des millions d'années (il a été expulsé peu à peu par l'étoile mourante), et l'étoile était là depuis plus longtemps (des milliards d'années en général).

 

Une nébuleuse planétaire se forme durant un instant précis, très court :  au moment où le résidu de l'étoile (future naine blanche) devient suffisamment chaud pour ioniser le gaz qui l'entoure. À ce moment, un fort vent stellaire arrache une dernière fois une partie des couches externes de l'étoile, cette fois à grande vitesse.

 

La vitesse d'éjection est de l'ordre de la dizaine de km/s. 10 km/s, c'est 30.000 fois moins que la vitesse de la lumière, il faut donc 30.000 ans à ce gaz pour être éloigné de 1 année-lumière de son point de départ, l'étoile. À cette distance, le gaz est trop loin pour être ionisé, la nébuleuse planétaire est de nouveau éteinte. En fait, une nébuleuse planétaire ne reste allumée que quelques milliers d'années avant de s'éteindre peu à peu à mesure que le gaz s'éloigne de l'étoile. La nébuleuse devient alors de plus en plus faible, fantômatique, puis invisible.

 

Quelques milliers d'années comparées aux milliards d'années écoulées depuis la naissance de l'étoile, c'est très court. C'est pour ça que les nébuleuses planétaires sont des objets rares. Une nébuleuse planétaire, c'est le dernier souffle − son plus beau ! − de l'étoile mourante.

[french_7]

il y a 2 minutes, 'Bruno a dit :

Mais le gaz de cette nébuleuse était présent depuis des millions d'années (il a été expulsé par l'étoile mourante), et l'étoile était là depuis plus longtemps (des milliards d'années en général).

On est bien d'accord, par "naissance" j'entends "depuis que l'étoile a expulsé ses couches externes, faisant d'elle une nébuleuse planétaire".

Donc tu rejoins les autres membres, si elle a 4000 ans, on la voit telle qu'elle était quand en en avait 2800. Encore une fois modulo les approximations.

 

Merci pour vos réponses

['Bruno]

il y a 18 minutes, french_7 a dit :

On est bien d'accord, par "naissance" j'entends "depuis que l'étoile a expulsé ses couches externes, faisant d'elle une nébuleuse planétaire".

 

En fait j'avais répondu un peu de travers... Pour ta question, je suis d'accord avec toi, et pas d'accord avec Alhajoth et 22Ney44.

  

Il y a 1 heure, french_7 a dit :

Pour moi, cet âge correspond à celui de la nébuleuse lorsque la lumière que nous recevons actuellement en est partie, c'est à dire qu'on la voit aujourd'hui telle qu'elle était dans sa 4000ème année (à peu près). Elle a 4000 ans "vu de la Terre".

Auquel cas pour avoir son âge réel actuel il faut tenir compte de sa distance, dans le cas de M27 on trouve souvent 1200 années lumières, donc son âge réel actuel serait d'environ 5200 ans, même si la lumière de sa naissance nous est parvenue 1200 ans plus tard.

 

Tout à fait d'accord. (Mais ça n'a aucun intérêt de connaître son âge réel  actuel puisqu'on n'a pas accès à son présent.)

[french_7]

Ah, voilà qui change tout. 2 contre 2, égalité.

 

il y a 43 minutes, 'Bruno a dit :

Mais ça n'a aucun intérêt de connaître son âge réel  actuel puisqu'on n'a pas accès à son présent.

Je suis d'accord ; mais savoir de quoi on parle exactement quand on débat sur son âge me semble important Sans avoir beaucoup cherché je n'ai trouvé nulle part cette info, de "quoi on parle". Et pour moi, dire "M27 a ~4000 ans", c'est faux, au moins partiellement.

 

Ceci dit le débat est intéressant. Est-il plus vrai de dire "L'étoile s'est mue en NP en -3200 avant JC environ", ou de dire "L'étoile s'est mue en NP en -2000 avant JC environ" ?

Ca revient à la question initiale → de quoi parlons-nous : de la date de l'évènement physique (les "premiers photons de la NP" sont partis direction la Terre), ou de la date à laquelle il a "existé" chez nous (ces "premiers photons" sont arrivés) ?

 

C'est une question ouverte, je pense que chacun a son avis là dessus...

Modifié 5 août 2022 par french_7

['Bruno]

il y a 9 minutes, french_7 a dit :

Sans avoir beaucoup cherché je n'ai trouvé nulle part cette info, de "quoi on parle". Et pour moi, dire "M27 a ~4000 ans", c'est faux, au moins partiellement.

 

Je pense que c'est sous-entendu : toutes les propriétés des astres que l'on étudie sont valables au moment de l'observation. Lorsqu'on dit qu'une galaxie est en collision avec une autre, c'est sous-entendu au moment de l'observation, même si cette collision a en réalité cessé depuis belle lurette. Lorsqu'on dit qu'une supernova vient d'exploser dans NGC 4647, c'est le même sous entendu, car en réalité elle a explosé il y a 17,5 millions d'années : on ne peut pas dire qu'elle « vient » de le faire... Mais c'est toujours sous-entendu : par rapport aux observations, du coup on ne le précise jamais.

 

(C'est pour ça que j'avais mal compris ta question au début, je croyais que tu t'interrogeais sur la définition précise du début du phénomène nébuleuse planétaire par rapport à l'évolution d'une étoile.)

 

Par contre je suis en désaccord sur un point : pour moi, dire que M27 a 4000 ans est vrai, parce qu'on vit dans un espace-temps dans lequel nous n'avons accès qu'à l'univers observable, et dans notre espace-temps observable M27 a bien 4000 ans. En gros, quand on parle de M27, on parle de M27 sur la photo, pas de M27 le 05/08/2022. C'est un point de vue qui me semble plutôt correct. (Il me semble que l'espace-temps ayant notre âge en tout point n'a pas plus de réalité que l'espace-temps observable.)

 

Et je suis d'accord que le débat est intéressant ! Surtout si ça encourage à observer M27, qui vaut le coup !

 

[french_7]

il y a 7 minutes, 'Bruno a dit :

Je pense que c'est sous-entendu : toutes les propriétés des astres que l'on étudie sont valables au moment de l'observation. Lorsqu'on dit qu'une galaxie est en collision avec une autre, c'est sous-entendu au moment de l'observation, même si cette collision a en réalité cessé depuis belle lurette. Lorsqu'on dit qu'une supernova vient d'exploser dans NGC 4647, c'est le même sous entendu, car en réalité elle a explosé il y a 17,5 millions d'années

Dit comme ça, ça se tient effectivement.

 

il y a 8 minutes, 'Bruno a dit :

Par contre je suis en désaccord sur un point : pour moi, dire que M27 a 4000 ans est vrai, parce qu'on vit dans un espace-temps dans lequel nous n'avons accès qu'à l'univers observable, et dans notre espace-temps observable M27 a bien 4000 ans.

Oui, c'est pour ça que je parle d'"existence chez nous", tu l'exprimes mieux mais j'avais saisi la nuance.

 

il y a 9 minutes, 'Bruno a dit :

Et je suis d'accord que le débat est intéressant ! Surtout si ça encourage à observer M27, qui vaut le coup !

Pour la petite histoire mon club d'astro m'a attribué M27 pour la NDE, dans mon 250. Alors je révise pour ne pas dire trop de bêtises

En fait je ferais mieux de réviser les différents types de nuages.

['Bruno]

Ah oui, bonne idée de réviser !

 

Du coup tu pourras poser la question aux gens, quelque chose (la présente discussion) me dit qu'ils ne répondront pas tous pareil !

 

Pour M27, explique bien que c'est ce qui attend notre Soleil dans quelques milliards d'années (beaucoup de gens croient que toutes les étoiles finissent par exploser, hé non). Essaie aussi d'expliquer le coup du "dernier souffle", même sans rentrer dans les détails de l'ionisation. Il faut expliquer que, pendant que le cœur de l'étoile se rétracte et se réchauffe, ses couches externes sont éjectées peu à peu. Un jour, le cœur finit par atteindre une température qui chauffe le gaz environnant (plutôt que dire qui l'ionise) au point de le rendre lumineux : on voit le gaz éjecté. Mais ça ne dure pas longtemps car, à mesure que ce gaz s'éloigne de l'étoile mourante, il se refroidit. Quelque chose dans le genre. Quand au coeur, qui se transformera en naine blanche, on le voit au Dobson 250 mm au milieu de la nébuleuse (mais c'est discret...) Et il faut préciser que les autres étoiles qui se projettent sur la nébuleuse sont en fait en arrière plan. (M27 est une des plus proches nébuleuses planétaires, je crois.)

[french_7]

J'ai abordé le sujet avec une personne parmi le public, ça lui paraissait effectivement logique qu'on l'on parle de l'âge « perçu ».

 

Et oui, j'essaie de donner des éléments de contexte sur ce que l'on regarde. Certains posent beaucoup de questions, c'est très intéressant. Et des fois je sèche !

 

Le 05/08/2022 à 17:12, 'Bruno a dit :

Il faut expliquer que, pendant que le cœur de l'étoile se rétracte et se réchauffe, ses couches externes sont éjectées peu à peu.

J'ai bien compris le mécanisme de contraction par rupture de l'équilibre gravité/pression de radiation, entraînant une augmentation de la pression donc de la température, et permettant la fusion de l'hélium. Mais la suite est un peu floue, j'ai du mal à trouver une explication claire. 

De ce que je comprends, la fusion est transférée aux couches externes : pourquoi ? Je peux comprendre que cela fasse gonfler l'étoile, toujours par pression de radiation. En même temps, si je suis bien, l'étoile perd de la masse a cause de la pression de radiation et de la faible gravité en surface, d'où la NP. C'est juste ? J'avais aussi lu qu'un deuxième "souffle" faisait pression sur la matière éjectée, la comprimant sous la forme d'une coquille. 

Et l'état du noyau pendant tout ça ? Soupe de matière dégénérée et très chaude qui n'arrive plus à fusionner ?

 

Au final je n'ai passé que très peu de temps sur M27, le clou de la première partie de soirée dans mon Dobson a été NGC 467. Une bonne occasion d'expliquer la notion d'amas d'étoiles, mais aussi de distance. 

 

Le ciel n'était pas assez bon pour la naine blanche par contre. 

 

Émile